Search

Téma doktorské práce se zabývá přípravou a popisem katod na bázi autoemise, jenž představují kvalitní a levný elektronový zdroj pro zařízení pracující s fokusovaným elektronovým svazkem. Pro přípravu kompozitní autoemisní katody byla využita elektrochemická metoda výroby. Kompozitní struktura katody zlepšuje proudovou stabilitu ve srovnání s čistě autoemisními katodami na bázi wolframu. Na základě charakterizace katody, jenž byla nově provedena metodou šumové spektroskopie, byla implementována technologická zlepšení stávající výroby. Metoda šumové spektroskopie je založena na analýze emisního proudu v časové a kmitočtové rovině, ale především poskytuje informace o nosiči náboje, o jeho pohyblivosti a dále o životnosti katody. Výsledky experimentální části byly rozšířeny teoretickými simulacemi, vedoucími k návrhu metodiky charakterizace vylepšené autoemisní katody., This PhD thesis describes, and covers the preparation of field-emission cathodes that represent a high-quality, inexpensive source of electrons for devices that work with a focused electron beam. In this work, an improved method of electrochemical fabrication is used for the preparation of a composite field-emission cathode. The composite structure improves current stability in comparison to tungsten-based pure field-emission cathodes. Improvements to the technology used were implemented on the basis of findings obtained using spectrum noise diagnostics, which are based on measuring and evaluating the emission current in the time and in frequency domains. Additionally, noise spectroscopy provides important information about charge transport, electron mobility, and lifespan, which is essential for future research. Results obtained using the experimental method have been further supplemented with theoretical data provided by a computer simulation in order to establish characterization procedures for improved field-emission cathodes.

Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností CdTe detektorů. Popisuje analýzu transportních a šumových charakteristik vzorků CdTe při různých teplotách. Vyhodnocení získaných výsledků dokazuje, že se rozhraní CdTe chová jako dvojice antisériově zapojených diod. Průběhy VA charakteristik se vyznačují lineárním nebo lehce exponenciálním růstem. Při vzrůstající teplotě roste i vodivost vzorků. Měření prokázala rozdíl vodivosti testovaných vzorků při stejné teplotě. Dále je zřejmé, že v rozsahu velmi nízkých kmitočtů dominuje složka šumu 1/f. Od kmitočtu 10 Hz převažuje zastoupení šumu tepelného., This Bachelor Thesis is focused on studies of CdTe detector characteristics. It is to describe the analysis of transport and noise characteristics of CdTe samples at different temperatures. Evaluation of our results proves that CdTe junction behaves like an antiseries connection of a pair of diodes. The courses of VA characteristics are noted for linear or slightly exponential growth. When temperature is growing , conductivity of the samples is growing too. Our measurements demonstrated difference in conductivity of samples tested at the same temperature. It is also obvious that within very low range of frequencies the factor of noise 1/f is dominating. From 10Hz frequency the effect of thermal noise prevails.

Kadmium telurid je velmi důležitý materiál jak základního, tak i aplikovaného výzkumu. Je to dáno zejména jeho výhodnými elektronickými, optickými a strukturními vlastnostmi, které ho předurčují pro náročné technické aplikace. Dnes se hlavně používá pro jeho vysoké rozlišení k detekci a X-záření. Hlavní výhodou detektorů na bázi CdTe je, že nepotřebují chlazení a mohou spolehlivě fungovat i při pokojové teplotě. To způsobuje efektivnější interakce fotonů než je tomu u Si nebo jiných polovodičových materiálů. Obsahem této práce byla analýza a interpretace výsledků získaných studiem šumových a transportních charakteristik CdTe vzorků. Měření ukázaly že odpor homogenní části CdTe krystalů mírně klesá při připojení elektrického pole na vzorku. Při změně teploty navíc dochází k odlišné reakci u CdTe typu p a n. Právě těmto efektům je v práci věnována pozornost. Pomocí šumové spektroskopie bylo zjištěno, že při nízkých frekvencích je u vzorků dominantní šum typu 1/f, zatímco při vyšších frekvencích je sledován generačně-rekombinační šum a tepelný šum. Všechny měřené vzorky vykazovaly mnohem vyšší hodnotu šumu na nízkých frekvencích než udává Hoogeova rovnice. Byly nalezeny a popsány zdroje nadbytečného šumu., Cadmium Telluride is a material of great importance in the fields of both fundamental research and technical applications, because of its structural, optical, electronic and photoelectronic properties. Today the main application of Cadmium Telluride is in high resolution detection of -rays and X–rays. The main advantage of radiation detectors manufactured on CdTe base is that they need no cooling and can operate at the room temperature and there is a more effective interaction of photons in CdTe than in either Si or Ge. The transport and noise characteristics of CdTe samples were studied. The measurements show that the bulk resistance of CdTe single crystals decreases very slowly when the external electric field is applied. n-type samples and p-type samples show different response on the temperature changes. These effects were analyzed. The noise measurements show that dominant noise at low frequencies is type of 1/f noise. At higher frequencies generation-recombination and thermal noise were apparent. All the studied samples have very high value of low frequency noise, much higher than it should have been according to Hooge’s formula. The sources of excess noise were investigated.

Tato disertační práce se zabývá tématikou analýzy strukturálních změn ve svalové tkáni a metodikou optického měření. I přesto, že existuje nezanedbatelné množství metod pro detekci konkrétních změn ve svalovině, především pak v konzumním mase, drtivá většina z nich se zaměřuje na jeden konkrétní proces a vyžaduje komplikované postupy a drahé přístroje. Předmětem prezentovaného výzkumu není tedy nalézt metody přesnější a specifičtější, než jsou ty již exitující, ale raději zvolit alternativní přístup k problematice. Součástí je pak i snaha najít možnosti jak obejít technologické nároky moderních postupů a přitom se přiblížit co nejvíce jejich informačnímu přínosu. Za tímto účelem je potřeba mít dostatečné teoretické znalosti a experimentální zkušenosti především v oboru fyziky, optiky a postupů měření, ale také široké povědomí o problematice biologických tkání a procesů v nich probíhajících. Na základě získaných informací a pochopení pochodů ve svalové tkáni jsou navrhnuty a testovány tři rozdílné přístupy. Vytvořené metody pracují s fotony v transmisním i reflexním uspořádání. Pomocí pozorování změn absorpce, rozptylu a polarizace světla po interakci se vzorkem svalové tkáně jsou posouzeny jeho další optické vlastnosti především index lomu a optická anizotropie. Identifikace změn optických vlastností vzorků za různých podmínek umožňuje společně se simulací Monte Carlo posoudit rozdíly mezi vzorky čerstvými, starými, sušenými a jednou či dvakrát zmraženými a rozmraženými., In this dissertation the topic of structural change analysis of muscle tissue and the methodical approach to this measurement is explored. Even though a considerable number of detection methods for the evaluation of specific changes in muscles exist, especially in the meat intended for consumption, the vast majority focuses only on a single process within the tissue and requires complicated approach and expensive instruments. The topic of this work is therefore not finding more precise and specific means of analysis, than the already existing ones, but rather to select an alternative approach to the given problematic. Part of the explored approach is also the endeavor to find a way to bypass the technological requirements while staying as close to the informational value of the high end methods as possible. To this end an informational base of theoretical knowledge and the experience in experimental approaches in the field of physics, optics and biological tissues and processes is required. The three main approaches described in this work are based on the acquired information throughout the research of the topic and understanding of the basic workings of muscle tissue. The methods created for this thesis make use of photons in the transmission and reflection measurement setup. By observing the changes in absorption, dispersion and polarization of the light after the interaction with muscle tissue sample the other optical parameters are evaluated, including the refractive index and optical anisotropy. The identification of changes in optical parameters together with the Monte Carlo simulation allows for distinction between fresh, aged, dried, frozen and thawed, and refrozen and thawed samples.

Předmětem této práce je šumová spektroskopie detektorů (-záření a paprsků X) vyrobených na bázi CdTe. Vychází se ze sledování hladiny nízkofrekvenčního nadbytečného šumu při transportu náboje jak v časové tak ve frekvenční oblasti prostřednictvím spektrální hustoty výkonu (PSD) s logaritmickým rozlišením frekvenční osy. V práci je nově popsaný návrh měřící metody PSD, který je odvozený od diskrétní vlnkové transformace a dává srovnatelné výsledky s dříve užívanou analogovou technikou. Na námi vytvořený model monokrystalu CdTe je možno pohlížet jako na antiseriové spojení dvou Shottkyho diod s rezistorem mezi nimi. Ten pak představuje odpor v objemu vzorku polovodiče, který se mění v důsledku změny koncentrace nosičů při konstantních podmínkách jako je teplota nebo přiložené napětí či osvětlení. Při změně teploty se vzorek CdTe zpočátku chová jako kov. V důsledku změny pohyblivosti nosičů (děr nebo elektronů) pak začnou převládat vlastnosti polovodiče díky jejich tepelné generaci. Spektrální hustota výkonu nízkofrekvenčního šumu závisí na počtu volných nosičů ve vzorku. U všech zkoumaných vzorků byla hladina šumu 1/f mnohonásobně vyšší než se dá určit pomocí Hoogeho teorie. To je způsobeno nízkou koncentrací nosičů ve vyprázdněné vrstvě záporně polarizovaného kontaktu., The main object of this work is noise spectroscopy of CdTe radiation detectors (-rays and X–rays) and CdTe samples. The study of stochastic phenomenon and tracing redundant low-frequency noise in semiconductor materials require long-term measurements in time domain and evaluate suitable power spectral densities (PSD) with logarithmic divided frequency axes. We have used the means of time-frequency analysis derived from the discrete wavelet transform (DWT) and we have designed the effective algorithm for PSD estimation, which is comparable with an original analog method. CdTe single crystal with Au contacts we can imagine as a series connection of two Schottky diodes with a resistor between them. The bulk resistance at constant temperature and other constant parameters changes due to the carrier concentration changing only. The p-type CdTe sample shows metal behavior with every temperature changes. Semiconductor properties of the sample begin to dominate just after some period of time. This behavior is caused by the hole mobility changing. The voltage noise spectral density of 1/f noise depends on the quantity of free carriers in the sample. All the studied samples have very high value of low frequency noise, much higher than it should have been according to Hooge’s formula. The excess value of low frequency noise is caused by the low carrier concentration within the depleted region.

Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu., Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.

Cílem této práce bylo studium vlastností tantalových kondenzátorů s pevným elektrolytem. Kondenzátor typu Ta – Ta2O5 – MnO2 svým složením představuje MIS strukturu, kde tantalová anoda má kovovou vodivost a burel – MnO2 je polovodič. Izolační vrstva je tvořena pentoxidem tantalu Ta2O5 s relativní permitivitou r = 27. Tloušťka izolační vrstvy je v rozmezí 30 až 150nm. Náboj kondenzátoru není akumulován jen na elektrodách, ale také na lokalizovaných stavech (kyslíkových vakancích) v izolační vrstvě. Kondenzátor zapojený v normálním režimu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru, kdy přiložené napětí zvyšuje potenciálovou bariéru mezi polovodičem – burelem a izolantem – Ta2O5. V normálním modu – při přiložení kladného napětí na Ta, je transport nosičů náboje izolační vrstvou určený Poole-Frenkelovým mechanismem a tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole je dominantní Poole-Frenkelův mechanismus transportu náboje, při vyšší intenzitě elektrického pole je proud určen tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole se projeví i ohmická složka proudu určená odporem příměsového pásu vytvořeného v izolantu donorovými stavy kyslíkových vakancí. Na základě modelování naměřených VA charakteristik lze odhadnout efektivní tloušťku dielektrika Ta2O5 a určit podíl Poole-Frenkelova a tunelového proudu na transportu náboje. V mé práci je popsáno rozložení náboje na tantalovém kondenzátoru v oblasti nízkých frekvencí a provedena analýza charakteristik kondenzátoru ve frekvenční oblasti. Prvotním podmětem pro tuto práci je snaha vytvoření náhradního modelu tantalového kondenzátoru z hlediska jeho fyzikálního a elektrického chování. Na základě náhradního elektrického modelu lze pak dále zkoumat a stanovit rozložení a transport elektrického náboje v kondenzátoru. Změřením elektrických parametrů lze taktéž dospět k určení potenciálových bariér a rozložení potenciálu ve struktuře kondenzátoru. Tato metodika spočívá v analýze elektrických charakteristik konden, The task of the thesis was studding of tantalum capacitors with solid electrolytes properties. Ta – Ta2O5 – MnO2 capacitor by its construction represents MIS structure, where tantalum anode has metal conductivity and MnO2 cathode is semiconductor. Isolation layer consists of tantalum pentoxide Ta2O5 with relative permitivity r = 27. Dielectric thickness is typically in range from 30 to 150nm. The capacitor charge is not only stored and accumulated on electrodes but also in localised states (oxide vacancies) in isolation layer. The capacitor connected in normal mode represents MIS structure polarized in reveres direction when the applied voltage higher potential barrier between semiconductor - MnO2 cathode and isolation of Ta2O5. The transport of charge carriers via isolation layer is determined by Poole-Frenkel mechanisms and tunnelling. Poole-Frenkel mechanism of charge transport is dominant in low intensity of electric field. Tunnelling determines current at higher electric field intensity. During low intensity of electric field ohmic component is also presented which is determined by volume of resistance of impurities in isolation layer due to donor states of oxygen vacancies. Based on the modelling of measured VA characteristics is possible to estimate determine dielectric thickness of Ta2O5 and determine share of Poole-Frenkelov and tunnel current and charge transportation. The thesis is described charge transport and charge concentration on tantalum capacitor in low frequency area and analysis of capacitor behaviour at frequency band. The first impulse for the thesis was an effort to create equivalent circuit diagram of tantalum capacitor in respect of its physical and electrical behaviour. There is an opportunity to study and determine electric charge transport and its accumulation based on the equivalent circuit diagram structure. There is also a chance to define and trace potential barriers and charge distribution in the capacitor structure based on an meas

Kondenzátor na bázi oxidu niobu je novým typem pasívní součástky, jehož vývoj byl motivován snahou vyřešit hlavní nedostatky tantalového kondenzátoru – omezený zdroj tantalové suroviny a nebezpečí hoření při průrazu. Chování kondenzátoru na bázi oxidu niobu lze stejně jako u tantalového kondenzátoru popsat prostřednictvím reverzní MIS struktury. Pro studium mechanismu transportu nosičů nábojů v dielektriku Nb2O5 a pro stanovení fyzikálních parametrů, které řídí zbytkový proud, bylo využito měření V-A charakteristik v normálním a reverzním módu při 77 a 300K, dále závislosti kapacity ochuzené vrstvy na napětí a frekvenci, teplotní a časové závislosti zbytkového proudu a spektrální hustoty šumu ve frekvenční a časové doméně při různých napětích. Experimentální data potvrdila platnost navrženého pásového diagramu MIS struktury a poskytla jeho klíčové parametry. Bylo ověřeno, že transport nosičů náboje v NbO kondenzátorech je určen ohmickou, Poole-Frenkelovou a tunelovou složkou v normálním módu, a Schottkyho emisí v reverzním módu. V rozsahu standardních aplikačních napětí dominují v normálním módu Poole-Frenkelova emise a v reverzním módu Schottkyho emise. Při vyšších napětích v normálním módu určuje průrazné napětí kondenzátoru tunelový mechanismus. V reverzním módu rozhoduje o odolnosti vůči tepelnému průrazu kondenzátoru výška bariéry mezi dielektrikem a anodou. Bylo zjištěno, že NbO a Tantalové kondenzátory mají stejný mechanismus vodivosti. Specifika NbO anody se projevují pouze v rozdílných hodnotách parametrů pásového diagramu, nikoliv v principech mechanismu transportu nosičů náboje. To vysvětluje základní rozdíl mezi oběma kondenzátory, který je v kvalitě dielektrické vrstvy na přechodu anody a dielektrika. Nižší potenciálové bariéry a vyšší počet defektů v dielektriku, který je způsoben dalším stabilním oxidem, má za následek vyšší zbytkový proud NbO kondenzátoru. Tento jev však nemá žádný vliv na spolehlivost součástky. Teoretické modely a vybrané testovací, Niobium oxide capacitor is a new type of passive components, which was developed to overcome basic disadvantages of Tantalum capacitors – limited ore source and burning failure mode. Similarly to Tantalum one, the niobium oxide capacitor can be described as a reverse MIS structure. V-A characteristics in normal and reverse mode at 77 and 300K, capacitance dependence of depleted layer on voltage and frequency, temperature and time dependence of leakage current and noise spectral density in frequency and time domains for different voltages were used to study charge carrier transport mechanisms in Nb2O5 dielectric and to define physical parameters, controlling the leakage current. Experimental data verified validity of proposed MIS structure band diagram and provided its key parameters. It was proven that the charge carrier transport in NbO capacitors is given by ohmic, Poole-Frenkel and tunnelling component in normal mode, and Schottky emission in reverse mode. Poole-Frenkel mechanism in normal mode and Schottky emission in reverse mode are dominant in the standard application voltage range. At high voltages, the tunnelling mechanism in normal mode determines breakdown voltage of the capacitor. In reverse mode, the barrier height between dielectric and anode determines resistance against thermal breakdown of the capacitor. It was found that NbO and Ta capacitors have identical conductivity mechanisms. Specifics of NbO anode material are reflected only in different values of the band diagram parameters, not in the principles of charge carrier transport mechanisms. This explains basic difference between both capacitors, which is in the quality of the dielectric layer at the anode - dielectric interface. Lower potential barriers and higher number of defects in the dielectric, caused by additional stable oxide, result in higher leakage current of NbO capacitor. This effect has however no effect on reliability of the component. Theoretical models and determined testing met

Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu., Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.

Téma diplomové práce je zaměřeno na metodiku charakterizace autoemisního zdroje pro elektronový mikroskop. Použitá metoda – Fowlerova-Nordheimova analýza je založená na přítomnosti kvantového tunelování, ke kterému dochází v průběhu autoemise elektronů. Práce je obsahově dělena na teoretický úvod do problematiky a praktickou část. Teoretický úvod popisuje emisi elektronů, kvantové tunelování a vlastnosti emisních zdrojů. Druhá část diplomové práce se věnuje experimentální analýze autoemisní katody. Součástí analýzy je výpočet základních charakteristik této katody. Vypočtené hodnoty stanovují celkovou kvalitu elektronové emise a zároveň poskytují informace o aktuálním stavu autoemisní katody. Výsledky F-N analýzy jsou poté srovnány s výsledky počítačové simulace autoemise elektronů. Simulace je provedena v programu COMSOL Multiphysics, který k výpočtu používá metodu konečných prvků a je nástrojem pro hodnocení významu a přesnosti Fowlerovy-Nordheimovy analýzy., The master’s thesis deals with the characterization method of the electron emitter for an electron microscope – Fowler-Nordheim analysis. The method is based on the presence of quantum tunnelling, which occurs during the field emission of electrons. The work contains the theoretical background to the topic, as well as the practical part. The theoretical introduction describes the electron emission, quantum tunnelling phenomenon and the parameters of the electron emitters. In the second part, the thesis focuses on the experimental study of the field-emission cathode. The essential characteristics of the emitter are computed. These characteristics determine the overall quality of electron emission, as well as provide information about the actual condition of the emitter. The results of the F-N analysis are subsequently compared with the results of the computer simulation of the field-emission. The simulation is performed in COMSOL Multiphysics software using the finite element method (FEM) and enables to assess the relevance and accuracy of the F-N analysis.

Tato práce se zabývá teoretickými základy emise elektronů do vakua, jednotlivými typy emisí se zaměřením na studenou a Schottkyho emisi a principu tunelového jevu. V další části se práce věnuje technické realizaci elektronových zdrojů s detailním prostudováním metodiky laboratorní výroby katod elektrochemickým leptáním a konstrukcí elektronových mikroskopů, využívajících autoemisních zdrojů. Součástí práce je návrh metody pro měření, zpracování a vyhodnocování elektrických charakteristik emisních zdrojů., This work deals with the theoretical foundations of electron emission into vacuum, various types of emissions, focused on the cold-emission and Schottky emission and the principle of quantum tunneling. The next part deals with the technical implementation of electron sources with a detailed study of the methodology of laboratory production of cathodes by electrochemical etching and construction of electron microscopes, using field-emission sources. This work also contains methods for measuring, processing and evaluation of electrical characteristics of emission sources.

Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností CdTe detektorů. Popisuje analýzu transportních a šumových charakteristik vzorků CdTe při různých teplotách. Vyhodnocení získaných výsledků dokazuje, že se rozhraní CdTe chová jako dvojice antisériově zapojených diod. Průběhy VA charakteristik se vyznačují lineárním nebo lehce exponenciálním růstem. Při vzrůstající teplotě roste i vodivost vzorků. Měření prokázala rozdíl vodivosti testovaných vzorků při stejné teplotě. Dále je zřejmé, že v rozsahu velmi nízkých kmitočtů dominuje složka šumu 1/f. Od kmitočtu 10 Hz převažuje zastoupení šumu tepelného., This Bachelor Thesis is focused on studies of CdTe detector characteristics. It is to describe the analysis of transport and noise characteristics of CdTe samples at different temperatures. Evaluation of our results proves that CdTe junction behaves like an antiseries connection of a pair of diodes. The courses of VA characteristics are noted for linear or slightly exponential growth. When temperature is growing , conductivity of the samples is growing too. Our measurements demonstrated difference in conductivity of samples tested at the same temperature. It is also obvious that within very low range of frequencies the factor of noise 1/f is dominating. From 10Hz frequency the effect of thermal noise prevails.

Téma doktorské práce se zabývá přípravou a popisem katod na bázi autoemise, jenž představují kvalitní a levný elektronový zdroj pro zařízení pracující s fokusovaným elektronovým svazkem. Pro přípravu kompozitní autoemisní katody byla využita elektrochemická metoda výroby. Kompozitní struktura katody zlepšuje proudovou stabilitu ve srovnání s čistě autoemisními katodami na bázi wolframu. Na základě charakterizace katody, jenž byla nově provedena metodou šumové spektroskopie, byla implementována technologická zlepšení stávající výroby. Metoda šumové spektroskopie je založena na analýze emisního proudu v časové a kmitočtové rovině, ale především poskytuje informace o nosiči náboje, o jeho pohyblivosti a dále o životnosti katody. Výsledky experimentální části byly rozšířeny teoretickými simulacemi, vedoucími k návrhu metodiky charakterizace vylepšené autoemisní katody., This PhD thesis describes, and covers the preparation of field-emission cathodes that represent a high-quality, inexpensive source of electrons for devices that work with a focused electron beam. In this work, an improved method of electrochemical fabrication is used for the preparation of a composite field-emission cathode. The composite structure improves current stability in comparison to tungsten-based pure field-emission cathodes. Improvements to the technology used were implemented on the basis of findings obtained using spectrum noise diagnostics, which are based on measuring and evaluating the emission current in the time and in frequency domains. Additionally, noise spectroscopy provides important information about charge transport, electron mobility, and lifespan, which is essential for future research. Results obtained using the experimental method have been further supplemented with theoretical data provided by a computer simulation in order to establish characterization procedures for improved field-emission cathodes.

Kondenzátor na bázi oxidu niobu je novým typem pasívní součástky, jehož vývoj byl motivován snahou vyřešit hlavní nedostatky tantalového kondenzátoru – omezený zdroj tantalové suroviny a nebezpečí hoření při průrazu. Chování kondenzátoru na bázi oxidu niobu lze stejně jako u tantalového kondenzátoru popsat prostřednictvím reverzní MIS struktury. Pro studium mechanismu transportu nosičů nábojů v dielektriku Nb2O5 a pro stanovení fyzikálních parametrů, které řídí zbytkový proud, bylo využito měření V-A charakteristik v normálním a reverzním módu při 77 a 300K, dále závislosti kapacity ochuzené vrstvy na napětí a frekvenci, teplotní a časové závislosti zbytkového proudu a spektrální hustoty šumu ve frekvenční a časové doméně při různých napětích. Experimentální data potvrdila platnost navrženého pásového diagramu MIS struktury a poskytla jeho klíčové parametry. Bylo ověřeno, že transport nosičů náboje v NbO kondenzátorech je určen ohmickou, Poole-Frenkelovou a tunelovou složkou v normálním módu, a Schottkyho emisí v reverzním módu. V rozsahu standardních aplikačních napětí dominují v normálním módu Poole-Frenkelova emise a v reverzním módu Schottkyho emise. Při vyšších napětích v normálním módu určuje průrazné napětí kondenzátoru tunelový mechanismus. V reverzním módu rozhoduje o odolnosti vůči tepelnému průrazu kondenzátoru výška bariéry mezi dielektrikem a anodou. Bylo zjištěno, že NbO a Tantalové kondenzátory mají stejný mechanismus vodivosti. Specifika NbO anody se projevují pouze v rozdílných hodnotách parametrů pásového diagramu, nikoliv v principech mechanismu transportu nosičů náboje. To vysvětluje základní rozdíl mezi oběma kondenzátory, který je v kvalitě dielektrické vrstvy na přechodu anody a dielektrika. Nižší potenciálové bariéry a vyšší počet defektů v dielektriku, který je způsoben dalším stabilním oxidem, má za následek vyšší zbytkový proud NbO kondenzátoru. Tento jev však nemá žádný vliv na spolehlivost součástky. Teoretické modely a vybrané testovací, Niobium oxide capacitor is a new type of passive components, which was developed to overcome basic disadvantages of Tantalum capacitors – limited ore source and burning failure mode. Similarly to Tantalum one, the niobium oxide capacitor can be described as a reverse MIS structure. V-A characteristics in normal and reverse mode at 77 and 300K, capacitance dependence of depleted layer on voltage and frequency, temperature and time dependence of leakage current and noise spectral density in frequency and time domains for different voltages were used to study charge carrier transport mechanisms in Nb2O5 dielectric and to define physical parameters, controlling the leakage current. Experimental data verified validity of proposed MIS structure band diagram and provided its key parameters. It was proven that the charge carrier transport in NbO capacitors is given by ohmic, Poole-Frenkel and tunnelling component in normal mode, and Schottky emission in reverse mode. Poole-Frenkel mechanism in normal mode and Schottky emission in reverse mode are dominant in the standard application voltage range. At high voltages, the tunnelling mechanism in normal mode determines breakdown voltage of the capacitor. In reverse mode, the barrier height between dielectric and anode determines resistance against thermal breakdown of the capacitor. It was found that NbO and Ta capacitors have identical conductivity mechanisms. Specifics of NbO anode material are reflected only in different values of the band diagram parameters, not in the principles of charge carrier transport mechanisms. This explains basic difference between both capacitors, which is in the quality of the dielectric layer at the anode - dielectric interface. Lower potential barriers and higher number of defects in the dielectric, caused by additional stable oxide, result in higher leakage current of NbO capacitor. This effect has however no effect on reliability of the component. Theoretical models and determined testing met

Kadmium telurid je velmi důležitý materiál jak základního, tak i aplikovaného výzkumu. Je to dáno zejména jeho výhodnými elektronickými, optickými a strukturními vlastnostmi, které ho předurčují pro náročné technické aplikace. Dnes se hlavně používá pro jeho vysoké rozlišení k detekci a X-záření. Hlavní výhodou detektorů na bázi CdTe je, že nepotřebují chlazení a mohou spolehlivě fungovat i při pokojové teplotě. To způsobuje efektivnější interakce fotonů než je tomu u Si nebo jiných polovodičových materiálů. Obsahem této práce byla analýza a interpretace výsledků získaných studiem šumových a transportních charakteristik CdTe vzorků. Měření ukázaly že odpor homogenní části CdTe krystalů mírně klesá při připojení elektrického pole na vzorku. Při změně teploty navíc dochází k odlišné reakci u CdTe typu p a n. Právě těmto efektům je v práci věnována pozornost. Pomocí šumové spektroskopie bylo zjištěno, že při nízkých frekvencích je u vzorků dominantní šum typu 1/f, zatímco při vyšších frekvencích je sledován generačně-rekombinační šum a tepelný šum. Všechny měřené vzorky vykazovaly mnohem vyšší hodnotu šumu na nízkých frekvencích než udává Hoogeova rovnice. Byly nalezeny a popsány zdroje nadbytečného šumu., Cadmium Telluride is a material of great importance in the fields of both fundamental research and technical applications, because of its structural, optical, electronic and photoelectronic properties. Today the main application of Cadmium Telluride is in high resolution detection of -rays and X–rays. The main advantage of radiation detectors manufactured on CdTe base is that they need no cooling and can operate at the room temperature and there is a more effective interaction of photons in CdTe than in either Si or Ge. The transport and noise characteristics of CdTe samples were studied. The measurements show that the bulk resistance of CdTe single crystals decreases very slowly when the external electric field is applied. n-type samples and p-type samples show different response on the temperature changes. These effects were analyzed. The noise measurements show that dominant noise at low frequencies is type of 1/f noise. At higher frequencies generation-recombination and thermal noise were apparent. All the studied samples have very high value of low frequency noise, much higher than it should have been according to Hooge’s formula. The sources of excess noise were investigated.

Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu., Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.

Tato práce se zabývá teoretickými základy emise elektronů do vakua, jednotlivými typy emisí se zaměřením na studenou a Schottkyho emisi a principu tunelového jevu. V další části se práce věnuje technické realizaci elektronových zdrojů s detailním prostudováním metodiky laboratorní výroby katod elektrochemickým leptáním a konstrukcí elektronových mikroskopů, využívajících autoemisních zdrojů. Součástí práce je návrh metody pro měření, zpracování a vyhodnocování elektrických charakteristik emisních zdrojů., This work deals with the theoretical foundations of electron emission into vacuum, various types of emissions, focused on the cold-emission and Schottky emission and the principle of quantum tunneling. The next part deals with the technical implementation of electron sources with a detailed study of the methodology of laboratory production of cathodes by electrochemical etching and construction of electron microscopes, using field-emission sources. This work also contains methods for measuring, processing and evaluation of electrical characteristics of emission sources.

Téma diplomové práce je zaměřeno na metodiku charakterizace autoemisního zdroje pro elektronový mikroskop. Použitá metoda – Fowlerova-Nordheimova analýza je založená na přítomnosti kvantového tunelování, ke kterému dochází v průběhu autoemise elektronů. Práce je obsahově dělena na teoretický úvod do problematiky a praktickou část. Teoretický úvod popisuje emisi elektronů, kvantové tunelování a vlastnosti emisních zdrojů. Druhá část diplomové práce se věnuje experimentální analýze autoemisní katody. Součástí analýzy je výpočet základních charakteristik této katody. Vypočtené hodnoty stanovují celkovou kvalitu elektronové emise a zároveň poskytují informace o aktuálním stavu autoemisní katody. Výsledky F-N analýzy jsou poté srovnány s výsledky počítačové simulace autoemise elektronů. Simulace je provedena v programu COMSOL Multiphysics, který k výpočtu používá metodu konečných prvků a je nástrojem pro hodnocení významu a přesnosti Fowlerovy-Nordheimovy analýzy., The master’s thesis deals with the characterization method of the electron emitter for an electron microscope – Fowler-Nordheim analysis. The method is based on the presence of quantum tunnelling, which occurs during the field emission of electrons. The work contains the theoretical background to the topic, as well as the practical part. The theoretical introduction describes the electron emission, quantum tunnelling phenomenon and the parameters of the electron emitters. In the second part, the thesis focuses on the experimental study of the field-emission cathode. The essential characteristics of the emitter are computed. These characteristics determine the overall quality of electron emission, as well as provide information about the actual condition of the emitter. The results of the F-N analysis are subsequently compared with the results of the computer simulation of the field-emission. The simulation is performed in COMSOL Multiphysics software using the finite element method (FEM) and enables to assess the relevance and accuracy of the F-N analysis.

Kondenzátor na bázi oxidu niobu je novým typem pasívní součástky, jehož vývoj byl motivován snahou vyřešit hlavní nedostatky tantalového kondenzátoru – omezený zdroj tantalové suroviny a nebezpečí hoření při průrazu. Chování kondenzátoru na bázi oxidu niobu lze stejně jako u tantalového kondenzátoru popsat prostřednictvím reverzní MIS struktury. Pro studium mechanismu transportu nosičů nábojů v dielektriku Nb2O5 a pro stanovení fyzikálních parametrů, které řídí zbytkový proud, bylo využito měření V-A charakteristik v normálním a reverzním módu při 77 a 300K, dále závislosti kapacity ochuzené vrstvy na napětí a frekvenci, teplotní a časové závislosti zbytkového proudu a spektrální hustoty šumu ve frekvenční a časové doméně při různých napětích. Experimentální data potvrdila platnost navrženého pásového diagramu MIS struktury a poskytla jeho klíčové parametry. Bylo ověřeno, že transport nosičů náboje v NbO kondenzátorech je určen ohmickou, Poole-Frenkelovou a tunelovou složkou v normálním módu, a Schottkyho emisí v reverzním módu. V rozsahu standardních aplikačních napětí dominují v normálním módu Poole-Frenkelova emise a v reverzním módu Schottkyho emise. Při vyšších napětích v normálním módu určuje průrazné napětí kondenzátoru tunelový mechanismus. V reverzním módu rozhoduje o odolnosti vůči tepelnému průrazu kondenzátoru výška bariéry mezi dielektrikem a anodou. Bylo zjištěno, že NbO a Tantalové kondenzátory mají stejný mechanismus vodivosti. Specifika NbO anody se projevují pouze v rozdílných hodnotách parametrů pásového diagramu, nikoliv v principech mechanismu transportu nosičů náboje. To vysvětluje základní rozdíl mezi oběma kondenzátory, který je v kvalitě dielektrické vrstvy na přechodu anody a dielektrika. Nižší potenciálové bariéry a vyšší počet defektů v dielektriku, který je způsoben dalším stabilním oxidem, má za následek vyšší zbytkový proud NbO kondenzátoru. Tento jev však nemá žádný vliv na spolehlivost součástky. Teoretické modely a vybrané testovací, Niobium oxide capacitor is a new type of passive components, which was developed to overcome basic disadvantages of Tantalum capacitors – limited ore source and burning failure mode. Similarly to Tantalum one, the niobium oxide capacitor can be described as a reverse MIS structure. V-A characteristics in normal and reverse mode at 77 and 300K, capacitance dependence of depleted layer on voltage and frequency, temperature and time dependence of leakage current and noise spectral density in frequency and time domains for different voltages were used to study charge carrier transport mechanisms in Nb2O5 dielectric and to define physical parameters, controlling the leakage current. Experimental data verified validity of proposed MIS structure band diagram and provided its key parameters. It was proven that the charge carrier transport in NbO capacitors is given by ohmic, Poole-Frenkel and tunnelling component in normal mode, and Schottky emission in reverse mode. Poole-Frenkel mechanism in normal mode and Schottky emission in reverse mode are dominant in the standard application voltage range. At high voltages, the tunnelling mechanism in normal mode determines breakdown voltage of the capacitor. In reverse mode, the barrier height between dielectric and anode determines resistance against thermal breakdown of the capacitor. It was found that NbO and Ta capacitors have identical conductivity mechanisms. Specifics of NbO anode material are reflected only in different values of the band diagram parameters, not in the principles of charge carrier transport mechanisms. This explains basic difference between both capacitors, which is in the quality of the dielectric layer at the anode - dielectric interface. Lower potential barriers and higher number of defects in the dielectric, caused by additional stable oxide, result in higher leakage current of NbO capacitor. This effect has however no effect on reliability of the component. Theoretical models and determined testing met

Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu., Because of demands from space research, healthcare and nuclear safety industry, gamma and X-ray imaging and detection is rapidly growing topic of research. CdTe and its alloy CdZnTe are materials that are suitable to detect high energy photons in range from 10 keV to 500 keV. Their 1.46 -1.6 eV band gap gives the possibility of high resistivity (10^10-10^11 cm) crystals production that is high enough for room temperature X-ray detection and imaging. CdTe/CdZnTe detectors under various states of their defectiveness. Investigation of detector grade crystals, crystals with lower resistivity and enhanced polarization, detectors with asymmetry of electrical characteristics and thermally degenerated crystals were subject of my work in terms of analysis of their current stability, additional noise, electric field distribution and structural properties. The results of the noise analysis showed that enhanced concentration of defects resulted into change from monotonous spectrum of 1/f noise to spectrum that showed significant effects of generation-recombination mechanisms. Next important feature of deteriorated quality of investigated samples was higher increase of the noise power spectral density than 2 with increasing applied voltage. Structural and chemical analyses showed diffusion of metal material and trace elements deeper to the crystal bulk. Part of this work is also focused on surface modification by argon ion beam and its effect on chemical and morphological properties of the surface.

Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností CdTe detektorů. Popisuje analýzu transportních a šumových charakteristik vzorků CdTe při různých teplotách. Vyhodnocení získaných výsledků dokazuje, že se rozhraní CdTe chová jako dvojice antisériově zapojených diod. Průběhy VA charakteristik se vyznačují lineárním nebo lehce exponenciálním růstem. Při vzrůstající teplotě roste i vodivost vzorků. Měření prokázala rozdíl vodivosti testovaných vzorků při stejné teplotě. Dále je zřejmé, že v rozsahu velmi nízkých kmitočtů dominuje složka šumu 1/f. Od kmitočtu 10 Hz převažuje zastoupení šumu tepelného., This Bachelor Thesis is focused on studies of CdTe detector characteristics. It is to describe the analysis of transport and noise characteristics of CdTe samples at different temperatures. Evaluation of our results proves that CdTe junction behaves like an antiseries connection of a pair of diodes. The courses of VA characteristics are noted for linear or slightly exponential growth. When temperature is growing , conductivity of the samples is growing too. Our measurements demonstrated difference in conductivity of samples tested at the same temperature. It is also obvious that within very low range of frequencies the factor of noise 1/f is dominating. From 10Hz frequency the effect of thermal noise prevails.

Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností CdTe detektorů. Popisuje analýzu transportních a šumových charakteristik vzorků CdTe při různých teplotách. Vyhodnocení získaných výsledků dokazuje, že se rozhraní CdTe chová jako dvojice antisériově zapojených diod. Průběhy VA charakteristik se vyznačují lineárním nebo lehce exponenciálním růstem. Při vzrůstající teplotě roste i vodivost vzorků. Měření prokázala rozdíl vodivosti testovaných vzorků při stejné teplotě. Dále je zřejmé, že v rozsahu velmi nízkých kmitočtů dominuje složka šumu 1/f. Od kmitočtu 10 Hz převažuje zastoupení šumu tepelného., This Bachelor Thesis is focused on studies of CdTe detector characteristics. It is to describe the analysis of transport and noise characteristics of CdTe samples at different temperatures. Evaluation of our results proves that CdTe junction behaves like an antiseries connection of a pair of diodes. The courses of VA characteristics are noted for linear or slightly exponential growth. When temperature is growing , conductivity of the samples is growing too. Our measurements demonstrated difference in conductivity of samples tested at the same temperature. It is also obvious that within very low range of frequencies the factor of noise 1/f is dominating. From 10Hz frequency the effect of thermal noise prevails.

Tato práce se zabývá teoretickými základy emise elektronů do vakua, jednotlivými typy emisí se zaměřením na studenou a Schottkyho emisi a principu tunelového jevu. V další části se práce věnuje technické realizaci elektronových zdrojů s detailním prostudováním metodiky laboratorní výroby katod elektrochemickým leptáním a konstrukcí elektronových mikroskopů, využívajících autoemisních zdrojů. Součástí práce je návrh metody pro měření, zpracování a vyhodnocování elektrických charakteristik emisních zdrojů., This work deals with the theoretical foundations of electron emission into vacuum, various types of emissions, focused on the cold-emission and Schottky emission and the principle of quantum tunneling. The next part deals with the technical implementation of electron sources with a detailed study of the methodology of laboratory production of cathodes by electrochemical etching and construction of electron microscopes, using field-emission sources. This work also contains methods for measuring, processing and evaluation of electrical characteristics of emission sources.

Téma diplomové práce je zaměřeno na metodiku charakterizace autoemisního zdroje pro elektronový mikroskop. Použitá metoda – Fowlerova-Nordheimova analýza je založená na přítomnosti kvantového tunelování, ke kterému dochází v průběhu autoemise elektronů. Práce je obsahově dělena na teoretický úvod do problematiky a praktickou část. Teoretický úvod popisuje emisi elektronů, kvantové tunelování a vlastnosti emisních zdrojů. Druhá část diplomové práce se věnuje experimentální analýze autoemisní katody. Součástí analýzy je výpočet základních charakteristik této katody. Vypočtené hodnoty stanovují celkovou kvalitu elektronové emise a zároveň poskytují informace o aktuálním stavu autoemisní katody. Výsledky F-N analýzy jsou poté srovnány s výsledky počítačové simulace autoemise elektronů. Simulace je provedena v programu COMSOL Multiphysics, který k výpočtu používá metodu konečných prvků a je nástrojem pro hodnocení významu a přesnosti Fowlerovy-Nordheimovy analýzy., The master’s thesis deals with the characterization method of the electron emitter for an electron microscope – Fowler-Nordheim analysis. The method is based on the presence of quantum tunnelling, which occurs during the field emission of electrons. The work contains the theoretical background to the topic, as well as the practical part. The theoretical introduction describes the electron emission, quantum tunnelling phenomenon and the parameters of the electron emitters. In the second part, the thesis focuses on the experimental study of the field-emission cathode. The essential characteristics of the emitter are computed. These characteristics determine the overall quality of electron emission, as well as provide information about the actual condition of the emitter. The results of the F-N analysis are subsequently compared with the results of the computer simulation of the field-emission. The simulation is performed in COMSOL Multiphysics software using the finite element method (FEM) and enables to assess the relevance and accuracy of the F-N analysis.